行列・行列式に関する基本事項を理解し,行列の変形で連立方程式を解くことや逆行列を求めることができ,固有値や固有ベクトルを理解していて行列の対角化ができる.
概要:
工学および自然科学の現象は行列により簡潔に記述できることがある.ここでは,行列式,クラメルの公式,掃き出し法,行列の固有値・固有ベクトル,行列の対角化について学習する.
授業の進め方・方法:
すべての授業の内容は,学習・教育到達目標(B)<基礎>に対応する.
授業中に適宜,演習を行う.
注意点:
<到達目標の評価方法と基準> 下記授業計画の「到達目標」の習得の度合を,前期末試験・課題・小テストにより評価する.評価結果において100点法で60点以上の成績を取得したとき目標を達成したとする.
<学業成績の評価方法および評価基準> 前期末の試験結果を80%,課題および小テストを20%として評価する.再試験は基本的に実施しない.
<単位修得要件> 学業成績で60点以上を取得すること.
<あらかじめ要求される基礎知識の範囲> 線形代数Ⅰで学習した全ての内容の修得が必要である.
<課題> 単元ごとに課題を課す.
<備考> 授業中に終わらなかった課題等は教科書で調べる,教員に質問するなどして,しっかり復習してから次の授業に臨むこと.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
行列式の定義 |
1.行列式の定義や性質が理解できる.
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2週 |
行列式の性質 |
2. 行列式の性質を用いて行列式の計算ができる.
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3週 |
余因子と行列式の展開 |
3.余因子展開の定義を理解し,利用できる.
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4週 |
余因子を利用した逆行列の求め方 |
4. 余因子を利用し,逆行列を求めることができる.
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5週 |
連立一次方程式とクラメルの公式 |
5.クラメルの公式を理解し,連立一次方程式を解くことができる.
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6週 |
掃き出し法 |
6.掃き出し法を利用し,逆行列や連立一次方程式の解を求めることができる.
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7週 |
総合的な問題演習 |
上記1.~6.
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8週 |
順列を用いた行列式の定義 |
上記1.
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2ndQ |
9週 |
連立一次同次方程式,階数,線形従属と線形独立(1) |
7.行列の階数を理解し,連立方程式の解の自由度との対応を説明,利用できる.
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10週 |
連立一次同次方程式,階数,線形従属と線形独立(2) |
上記7.
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11週 |
連立一次同次方程式,階数,線形従属と線形独立(3) |
上記7.
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12週 |
行列の固有値・固有ベクトル |
8.行列の固有値・固有ベクトルの定義を理解し,計算できる.
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13週 |
行列の対角化 |
9.行列の対角化を行うことができる.
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14週 |
対称行列の対角化 |
10.対称行列の直交行列による対角化を行うことができる.
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15週 |
総合的な問題演習 |
上記7.~10.
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16週 |
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分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
基礎的能力 | 数学 | 数学 | 数学 | 整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。 | 3 | |
因数定理等を利用して、4次までの簡単な整式の因数分解ができる。 | 3 | |
分数式の加減乗除の計算ができる。 | 3 | |
実数・絶対値の意味を理解し、絶対値の簡単な計算ができる。 | 3 | |
平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。 | 3 | |
複素数の相等を理解し、その加減乗除の計算ができる。 | 3 | |
解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。 | 3 | |
因数定理等を利用して、基本的な高次方程式を解くことができる。 | 3 | |
簡単な連立方程式を解くことができる。 | 3 | |
角を弧度法で表現することができる。 | 3 | |
2点間の距離を求めることができる。 | 3 | |
内分点の座標を求めることができる。 | 3 | |
2つの直線の平行・垂直条件を利用して、直線の方程式を求めることができる。 | 3 | |
ベクトルの定義を理解し、ベクトルの基本的な計算(和・差・定数倍)ができ、大きさを求めることができる。 | 3 | |
平面および空間ベクトルの成分表示ができ、成分表示を利用して簡単な計算ができる。 | 3 | |
平面および空間ベクトルの内積を求めることができる。 | 3 | |
問題を解くために、ベクトルの平行・垂直条件を利用することができる。 | 3 | |
空間内の直線・平面・球の方程式を求めることができる(必要に応じてベクトル方程式も扱う)。 | 3 | |
行列の定義を理解し、行列の和・差・スカラーとの積、行列の積を求めることができる。 | 3 | |
逆行列の定義を理解し、2次の正方行列の逆行列を求めることができる。 | 3 | |
行列式の定義および性質を理解し、基本的な行列式の値を求めることができる。 | 3 | |
線形変換の定義を理解し、線形変換を表す行列を求めることができる。 | 3 | |
合成変換や逆変換を表す行列を求めることができる。 | 3 | |
平面内の回転に対応する線形変換を表す行列を求めることができる。 | 3 | |